Qbit decoherence, Hyperqbit , Causal predictions

This research package presents a systematic study of qubit decoherence, quantum-control strategies, and the formal Hyperqubit architecture developed within the Causal Solution (SC) framework. The work begins from the standard scientific baseline: qubit decoherence is described within ordinary quantum mechanics through open-system dynamics, CPTP maps, dephasing, relaxation, dynamical decoupling, control sequences, and error-correction methods. The study then applies the SC methodology to reconstruct, compare, reduce, test, and close a large family of candidate structures and control strategies. The Hyperqubit program is treated as a formal architecture rather than as an assumed new physical particle or degree of freedom. The package develops a universal one-carrier representation, exact embeddings of standard finite-dimensional quantum systems, recovery of Born probabilities, unitary and CPTP dynamics, entanglement, Bell/Tsirelson structure, non-signalling, and quantum error-correction compatibility. Several candidate Hyperqubit signatures are then subjected to explicit reduction tests against standard quantum mechanics. Important negative results are retained. HQP01-V4 is reducible to a standard quantum coarse-graining; REMOTE16 admits a standard CPTP realization; and the present PFJ architecture does not generate a distinct preparation-sensitive physical record from the currently available state variables. A 16-state auxiliary sign structure can also be embedded as a classical-quantum extension, and therefore does not by itself establish physics beyond quantum mechanics. The study consequently identifies the minimum missing physical chain required for a genuinely distinct Hyperqubit: physical generation → additional state structure → dynamics → measurable coupling → experimentally discriminating witness. The decoherence branch was also tested computationally. A static CT-GRIDD control sequence did not outperform CPMG in the frozen simulation benchmark and is reported as a negative result. However, a context-dependent control-selection architecture produced a small positive held-out advantage in the simulated benchmark, motivating a hardware-testable prediction. A preregistered hardware experiment is therefore included. It compares equal-budget CT-GRIDD, CPMG, XY-family and UDD control strategies on the same qubit under matched conditions, using 1,120 circuits and 573,440 shots. The scoring criteria, schedules, delays, resource budget and decision rules were frozen before hardware data were available. The current scientific status is therefore: formal Hyperqubit architecture: closed within its stated mathematical scope; distinct physical Hyperqubit: not established; physics beyond standard quantum mechanics: not established; static universal CT-GRIDD decoherence control: not supported by the computational benchmark; context-dependent decoherence-control selection: surviving computational prediction; hardware validation: open and independently testable. The package contains the complete cumulative research archive together with English and French MYCO-style synthesis papers, benchmark reports, formal reductions, falsification criteria, frozen hardware protocol, reproducibility material, and verification records. French description Ce dépôt présente une étude systématique de la décohérence du qubit, des stratégies de contrôle quantique et de l’architecture formelle de l’Hyperqubit développée dans le cadre de la Solution causale (SC). Le travail part de la base scientifique standard : la décohérence du qubit est décrite en mécanique quantique ordinaire par les dynamiques de systèmes ouverts, les applications CPTP, le déphasage, la relaxation, le découplage dynamique, les séquences de contrôle et les méthodes de correction d’erreurs. La méthodologie SC est ensuite appliquée afin de reconstruire, comparer, réduire, tester et fermer une large famille de structures candidates et de stratégies de contrôle. Le programme Hyperqubit est traité comme une architecture formelle et non comme une nouvelle particule ou un nouveau degré de liberté physique supposé d’avance. Le dépôt développe une représentation universelle sur un porteur unique, des plongements exacts des systèmes quantiques de dimension finie, ainsi que la récupération des probabilités de Born, des dynamiques unitaires et CPTP, de l’intrication, de la structure Bell/Tsirelson, de la non-signalisation et de la compatibilité avec la correction d’erreurs quantiques. Plusieurs signatures candidates de l’Hyperqubit sont ensuite soumises à des tests explicites de réduction vers la mécanique quantique standard. Les résultats négatifs sont conservés. HQP01-V4 se réduit à un coarse-graining quantique standard ; REMOTE16 admet une réalisation CPTP standard ; et l’architecture PFJ actuelle ne génère pas, à partir des variables disponibles, un enregistrement physique distinct dépendant de l’histoire de préparation. Une structure auxiliaire à 16 états peut également être incorporée dans une extension classique-quantique et ne suffit donc pas, à elle seule, à établir une physique au-delà de la mécanique quantique. L’étude identifie ainsi la chaîne physique minimale qui manquerait pour établir un Hyperqubit réellement distinct : génération physique → structure d’état supplémentaire → dynamique → couplage mesurable → témoin expérimental discriminant. La branche consacrée à la décohérence a également été testée numériquement. Une séquence CT-GRIDD statique n’a pas surpassé CPMG dans le benchmark simulé gelé et ce résultat négatif est explicitement conservé. En revanche, une architecture de sélection du contrôle dépendante du contexte a produit un petit avantage positif sur les données de validation retenues, ce qui conduit à une prédiction testable sur matériel réel. Un protocole matériel préenregistré est donc inclus. Il compare, à budget égal, CT-GRIDD, CPMG, les séquences de la famille XY et UDD sur le même qubit et dans des conditions appariées, pour 1 120 circuits et 573 440 shots. Les critères de score, les séquences, les délais, le budget de ressources et les règles de décision ont été gelés avant l’obtention de données matérielles. Le statut scientifique actuel est donc le suivant : architecture formelle de l’Hyperqubit : fermée dans son domaine mathématique déclaré ; Hyperqubit physique distinct : non établi ; physique au-delà de la mécanique quantique standard : non établie ; contrôle universel statique CT-GRIDD de la décohérence : non soutenu par le benchmark numérique ; sélection contextuelle du contrôle de décohérence : prédiction computationnelle survivante ; validation sur matériel quantique : ouverte et testable indépendamment. Le dépôt contient l’archive cumulative complète de recherche ainsi que les synthèses MYCO en anglais et en français, les rapports de benchmark, les réductions formelles, les critères de falsification, le protocole matériel gelé, le matériel de reproductibilité et les fichiers de vérification.

Authors

Publication Details

Journal
Zenodo (CERN European Organization for Nuclear Research)
Published
2026-08-21
DOI
https://doi.org/10.5281/zenodo.22050573
Primary Topic
Quantum Computing Algorithms and Architecture
Type
preprint
Controls
|||
ALL TIME
JAN
FEB
MAR
APR
MAY
JUN
JUL
AUG
SEP
OCT
preprint

Qbit decoherence, Hyperqbit , Causal predictions

Son David Bolduc
Zenodo (CERN European Organization for Nuclear Research)
Quantum Computing Algorithms and Architecture
preprint

Qbit decoherence, Hyperqbit , Causal predictions

Son David Bolduc
preprint en

Abstract

This research package presents a systematic study of qubit decoherence, quantum-control strategies, and the formal Hyperqubit architecture developed within the Causal Solution (SC) framework. The work begins from the standard scientific baseline: qubit decoherence is described within ordinary quantum mechanics through open-system dynamics, CPTP maps, dephasing, relaxation, dynamical decoupling, control sequences, and error-correction methods. The study then applies the SC methodology to reconstruct, compare, reduce, test, and close a large family of candidate structures and control strategies. The Hyperqubit program is treated as a formal architecture rather than as an assumed new physical particle or degree of freedom. The package develops a universal one-carrier representation, exact embeddings of standard finite-dimensional quantum systems, recovery of Born probabilities, unitary and CPTP dynamics, entanglement, Bell/Tsirelson structure, non-signalling, and quantum error-correction compatibility. Several candidate Hyperqubit signatures are then subjected to explicit reduction tests against standard quantum mechanics. Important negative results are retained. HQP01-V4 is reducible to a standard quantum coarse-graining; REMOTE16 admits a standard CPTP realization; and the present PFJ architecture does not generate a distinct preparation-sensitive physical record from the currently available state variables. A 16-state auxiliary sign structure can also be embedded as a classical-quantum extension, and therefore does not by itself establish physics beyond quantum mechanics. The study consequently identifies the minimum missing physical chain required for a genuinely distinct Hyperqubit: physical generation → additional state structure → dynamics → measurable coupling → experimentally discriminating witness. The decoherence branch was also tested computationally. A static CT-GRIDD control sequence did not outperform CPMG in the frozen simulation benchmark and is reported as a negative result. However, a context-dependent control-selection architecture produced a small positive held-out advantage in the simulated benchmark, motivating a hardware-testable prediction. A preregistered hardware experiment is therefore included. It compares equal-budget CT-GRIDD, CPMG, XY-family and UDD control strategies on the same qubit under matched conditions, using 1,120 circuits and 573,440 shots. The scoring criteria, schedules, delays, resource budget and decision rules were frozen before hardware data were available. The current scientific status is therefore: formal Hyperqubit architecture: closed within its stated mathematical scope; distinct physical Hyperqubit: not established; physics beyond standard quantum mechanics: not established; static universal CT-GRIDD decoherence control: not supported by the computational benchmark; context-dependent decoherence-control selection: surviving computational prediction; hardware validation: open and independently testable. The package contains the complete cumulative research archive together with English and French MYCO-style synthesis papers, benchmark reports, formal reductions, falsification criteria, frozen hardware protocol, reproducibility material, and verification records. French description Ce dépôt présente une étude systématique de la décohérence du qubit, des stratégies de contrôle quantique et de l’architecture formelle de l’Hyperqubit développée dans le cadre de la Solution causale (SC). Le travail part de la base scientifique standard : la décohérence du qubit est décrite en mécanique quantique ordinaire par les dynamiques de systèmes ouverts, les applications CPTP, le déphasage, la relaxation, le découplage dynamique, les séquences de contrôle et les méthodes de correction d’erreurs. La méthodologie SC est ensuite appliquée afin de reconstruire, comparer, réduire, tester et fermer une large famille de structures candidates et de stratégies de contrôle. Le programme Hyperqubit est traité comme une architecture formelle et non comme une nouvelle particule ou un nouveau degré de liberté physique supposé d’avance. Le dépôt développe une représentation universelle sur un porteur unique, des plongements exacts des systèmes quantiques de dimension finie, ainsi que la récupération des probabilités de Born, des dynamiques unitaires et CPTP, de l’intrication, de la structure Bell/Tsirelson, de la non-signalisation et de la compatibilité avec la correction d’erreurs quantiques. Plusieurs signatures candidates de l’Hyperqubit sont ensuite soumises à des tests explicites de réduction vers la mécanique quantique standard. Les résultats négatifs sont conservés. HQP01-V4 se réduit à un coarse-graining quantique standard ; REMOTE16 admet une réalisation CPTP standard ; et l’architecture PFJ actuelle ne génère pas, à partir des variables disponibles, un enregistrement physique distinct dépendant de l’histoire de préparation. Une structure auxiliaire à 16 états peut également être incorporée dans une extension classique-quantique et ne suffit donc pas, à elle seule, à établir une physique au-delà de la mécanique quantique. L’étude identifie ainsi la chaîne physique minimale qui manquerait pour établir un Hyperqubit réellement distinct : génération physique → structure d’état supplémentaire → dynamique → couplage mesurable → témoin expérimental discriminant. La branche consacrée à la décohérence a également été testée numériquement. Une séquence CT-GRIDD statique n’a pas surpassé CPMG dans le benchmark simulé gelé et ce résultat négatif est explicitement conservé. En revanche, une architecture de sélection du contrôle dépendante du contexte a produit un petit avantage positif sur les données de validation retenues, ce qui conduit à une prédiction testable sur matériel réel. Un protocole matériel préenregistré est donc inclus. Il compare, à budget égal, CT-GRIDD, CPMG, les séquences de la famille XY et UDD sur le même qubit et dans des conditions appariées, pour 1 120 circuits et 573 440 shots. Les critères de score, les séquences, les délais, le budget de ressources et les règles de décision ont été gelés avant l’obtention de données matérielles. Le statut scientifique actuel est donc le suivant : architecture formelle de l’Hyperqubit : fermée dans son domaine mathématique déclaré ; Hyperqubit physique distinct : non établi ; physique au-delà de la mécanique quantique standard : non établie ; contrôle universel statique CT-GRIDD de la décohérence : non soutenu par le benchmark numérique ; sélection contextuelle du contrôle de décohérence : prédiction computationnelle survivante ; validation sur matériel quantique : ouverte et testable indépendamment. Le dépôt contient l’archive cumulative complète de recherche ainsi que les synthèses MYCO en anglais et en français, les rapports de benchmark, les réductions formelles, les critères de falsification, le protocole matériel gelé, le matériel de reproductibilité et les fichiers de vérification.

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